CN107009903B - 一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，包括布置在牵引车上的发动机、离合器、电机、变速器、缓速器、缓速器手柄、混合动力控制器、储气筒、制动阀、第一气压传感器、第二气压传感器、电动阀、制动气室、制动踏板，其中，发动机通过离合器与电机连接，电机与变速器连接，变速器与缓速器串联，制动踏板与制动阀连接，储气筒、制动阀、电动阀和制动气室依次通过气压管路连接，第一气压传感器安装在制动阀后方的气压管路中，第二气压传感器安装在电动阀后方的气压管路中。本发明还公开了一种控制上述系统的控制方法。本发明提供的制动系统在满足驾驶员制动需求的同时能尽可能的回收制动能量从而降低整车油耗。

Description

一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种牵引车的制动系统，特别涉及到一种带有缓速器的混合动力牵引车的制动系统及其控制方法，属于牵引车制动系统技术领域。

背景技术

目前随着汽车电动化趋势的发展，国内外各大汽车厂商也开始在牵引车上进行了电动化的研究，比如国外的MAN和DAF等企业开发了混合动力的牵引车，其宣称节油率在4％-8％之间，国内的东风也在进行P2混合动力牵引车的研发，混合动力系统包含发动机、驱动电机、变速器和电池等部件，由于牵引车工况所定，其节油率主要由制动能量回收功能实现，即在制动时由电机发电将电能储存在电池中，再驱动时电池的电量提供给电机进行驱动。

由于牵引车整车质量较大，在下长坡长时间制动时如果采用传统制动鼓则容易导致热衰退，长时间制动时制动性能下降，严重时可能出现刹不住车速越来越快的情况，在山区行驶时非常危险，因此需要用到缓速器，在长时间制动时利用缓速器保持一定的车速，既能控制车速不过快又不至于导致车速过低影响运输效率，目前市面上的缓速器主要有电涡流缓速器和液力缓速器。

针对牵引车混合动力系统和牵引车缓速器，现有技术中主要提到了以下几方面。

专利文献1(200720311336.5)中公开了一种带有制动能量回收功能的缓速器的混合动力系统，包括发动机、离合器、传动装置、电机、电力变换装置、储能装置、耗能装置等。其工作原理大致是：当驾驶员踩下制动踏板，汽车进行制动时，如果储能装置电量不满，则利用电机进行制动能量回收，回收的电能储存在储能装置里面；如果电量已经充满，则断开储能装置，电机回收的能量进入耗能装置，通过耗能装置发热进行耗散掉。

专利文献2(201610179173.3)中公开了一种具有能量回收功能的电磁缓速器，包括定子、转子、电力电子模块和传动轴，电力电子模块通过换向阀与转子连接，其特征在于：所述转子置于定子内，且与定子之间留有间隙；所述定子包括定子支架、发电电枢、液冷隔离模块和承载电涡流的圆筒，定子支架通过轴承与传动轴连接；液冷隔离模块置于发电电枢和圆筒之间；所述发电电枢包括发电电枢绕组和发电电枢铁芯，发电电枢与定子支架连接；所述转子包括转子支架、励磁绕组和励磁铁芯，所述转子支架与传动轴连接，且所述转子支架与励磁绕组连接。

专利文献3(201410308662.5)公开了一种汽车列车联合制动系统及其联合制动方法，由气压制动系统、缓速器系统及电子控制单元ECU组成，通过改装挂车车桥，在挂车上安装缓速器系统，使缓速器制动力矩通过挂车传动系平均分配于挂车前后车桥，提高制动稳定性，汽车列车正常行驶时，空气压缩机和辅助气源通过调压阀和三回路保护阀向牵引车前储气筒、牵引车后储气筒和挂车储气筒充入高压空气；通过电控，能够精确控制制动力分配，在保证汽车列车制动需求的情况下，尽可能地使用缓速器系统，减轻主制动器的制动负荷，采用双控制动阀，在电控部分失效的情况下，气控部分正常工作，不影响正常制动需求。

然而，专利文献1中提到的是一种混合动力系统，无传统缓速器，采用混合动力系统的电机实现传统缓速器的功能，但是其提到的耗能装置比较大，而且市场上无成熟资源，实际产品应用很难。专利文献2中提到的是一种缓速器，利用缓速器实现制动回收功能，对传统电涡流缓速器进行改进，改进难度较大，实际产品应用存在困难。专利文献3本质上是在对传统车上的制动系统进行的改进，通过缓速器和传统气压制动联合作用，满足整车制动需求，与混合动力系统无关，也没有制动能量回收功能。

因此，针对安装缓速器的混合动力牵引车，在制动回收时如何协调缓速器、电机和传统的气压制动系统，使得整个系统在满足驾驶员制动需求的同时尽可能的回收制动能量从而降低整车油耗，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种能够合理的协调缓速器、电机和传统的气压制动系统，使得整个系统在满足驾驶员制动需求的同时尽可能的回收制动能量从而降低整车油耗的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统及其控制方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供了一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，包括布置在混合动力牵引车上的发动机、离合器、电机、变速器、缓速器、缓速器手柄、混合动力控制器、储气筒、制动阀、第一气压传感器、第二气压传感器、电动阀、制动气室、制动踏板，其中，所述发动机通过所述离合器与所述电机连接，所述电机与所述变速器连接，所述变速器与所述缓速器串联，所述制动踏板与所述制动阀连接，所述储气筒、所述制动阀、所述电动阀和所述制动气室依次通过气压管路连接，以构成气压制动系统，所述第一气压传感器安装在所述制动阀后方的气压管路中，所述第二气压传感器安装在所述电动阀后方的气压管路中，所述混合动力控制器与所述电机、所述缓速器、所述缓速器手柄、所述第一传感器、所述电动阀和所述第二传感器通信连接。

本发明的另一实施例提供了一种用于控制前述实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的控制方法，包括：根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；根据所确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出；其中，当检测到所述缓速器手柄关闭且加速踏板和制动踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况，所述混合动力控制器控制所述电机的发电扭矩与所述发动机的反拖扭矩相当，以模拟发动机反拖；当检测到所述缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩；当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和气压制动系统中的至少一个输出所述减速制动需求扭矩；当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度大于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于地第一紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第一紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度来控制气压制动力的大小，使得所述第一紧急制动需求扭矩全部由气压制动满足；当检测到所述缓速器手柄开启、加速踏板松开而制动踏板踩下时，判定所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第二紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度控制气压制动力的大小，计算得出的第二紧急制动需求扭矩由气压制动满足，并且，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发送的缓速制动需求信号计算得出缓速制动需求扭矩，并将该缓速制动需求扭矩发送给所述缓速器，所述缓速制动需求扭矩全部由所述缓速器满足。

可选地，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩具体包括：当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，所述电机不发电，全部的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足；当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述缓速制动需求扭矩由电机和缓速器共同满足，其中，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩小于所述电机的外特性时，使得所述缓速制动需求扭矩全部由所述电机满足，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩大于所述电机的外特性时，使得所述电机承担等于其外特性的缓速制动需求扭矩，剩余的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足。

可选地，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和气压制动系统中的至少一个输出所述减速制动需求扭矩具体包括：如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值，所述电机不参与制动，所述混合动力控制器通过控制所述电动阀的开度来控制气压制动力的大小，所述减速制动需求扭矩全部通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统满足；如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值，则所述减速制动需求扭矩由电机和气压制动系统共同满足，其中，当根据所述减速制动需求扭矩得到的减速制动需求减速度小于等于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩用来满足所述减速制动需求扭矩，当所述减速制动需求减速度小于等于0.2g且所述减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制电动阀由气压制动系统补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩用来满足0.2g的减速制动需求减速度，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且所述减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统补充。

本发明的另一实施例提供了一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，包括布置在混合动力牵引车上的发动机、离合器、电机、变速器、缓速器、缓速器手柄、混合动力控制器、储气筒、制动阀、第一气压传感器、制动踏板和制动气室，所述电机与所述变速器连接，所述变速器与所述缓速器串联，所述制动踏板与所述制动阀连接，所述储气筒、所述制动阀和所述制动气室依次通过气压管路连接，以构成气压制动系统，所述第一气压传感器安装在所述制动阀后方的气压管路中，所述混合动力控制器与所述电机、所述缓速器、所述缓速器手柄、所述第一传感器通信连接。

本发明的另一实施例提供一种用于控制前述实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的控制方法，包括：根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；根据所确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出；其中，当检测到所述缓速器手柄关闭且加速踏板和制动踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况，所述混合动力控制器控制所述电机的发电扭矩与所述发动机的反拖扭矩相当，以模拟发动机反拖；当检测到所述缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩；当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并使得所述减速制动需求扭矩全部由所述气压制动系统满足，并且，所述混合动力控制器根据电池SOC和车速信息来选择性控制所述电机发电，以在气压制动的基础上叠加一部分制动力矩；当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度大于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于地第一紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第一紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度来控制气压制动力的大小，使得所述第一紧急制动需求扭矩全部由气压制动满足；当检测到所述缓速器手柄开启、加速踏板松开而制动踏板踩下时，判定所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第二紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度控制气压制动力的大小，计算得出的第二紧急制动需求扭矩由气压制动满足，并且，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发送的缓速制动需求信号计算得出缓速制动需求扭矩，并将该缓速制动需求扭矩发送给所述缓速器，所述缓速制动需求扭矩全部由所述缓速器满足。

可选地，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩具体包括：当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，所述电机不发电，全部的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足；当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述缓速制动需求扭矩由电机和缓速器共同满足，其中，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩小于所述电机的外特性时，使得所述缓速制动需求扭矩全部由所述电机满足，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩大于所述电机的外特性时，使得所述电机承担等于其外特性的缓速制动需求扭矩，剩余的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足。

可选地，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并使得所述减速制动需求扭矩全部由所述气压制动系统满足，并且，所述混合动力控制器根据电池SOC和车速信息来选择性控制所述电机发电，以在气压制动的基础上叠加一部分制动力矩具体包括：如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值时，所述混合动力控制器通过控制电动阀的开度控制气压制动力的大小，使得所述减速制动需求扭矩全部由气压制动系统满足；如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述混合动力控制器控制所述减速制动需求扭矩全部由气压制动系统满足，同时控制电机发电叠加一部分制动力矩。

可选地，所述电机产生的制动减速度与所述气压制动系统产生的制动减速度成线性比例关系，且所述电机叠加的制动减速度不超过0.1g。

可选地，所述预设减速度阈值为0.5g，所述车速阈值为10km/h，所述第一SOC阈值和所述第二SOC阈值根据温度确定，在温度为10-30℃时，所述第一SOC阈值为90％，所述第二SOC阈值为95％。

本发明提供的混合动力牵引车制动系统及其控制方法，具有以下技术效果：

(1)能够合理的协调缓速器、气压制动和电机提供制动扭矩，在保证整车制动效果的前提下，能够尽可能多的回收制动能量；

(2)在滑行制动时，通过分离离合器减少发动机反拖，一方面能够提高发动机寿命，另一方面通过电机回收能够提高整车经济性，同时因为电机模拟了发动机的反拖过程，还能够保证整车驾驶性；

(3)在缓速制动时，采用电机替代部分缓速器进行制动，不仅能够回收部分制动能量节约整车燃油，同时还能够减少缓速器的使用，提高缓速器寿命；

(4)在减速制动时，通过电机代替部分制动鼓的工作，不仅能够回收制动能量节油，同时还能够减少制动鼓和制动蹄片的使用，提高制动鼓和制动蹄片的寿命；

(5)此外，针对包含两个气压传感器的系统，在减速制动时通过两个气压传感器和一个电动阀的使用，使得电机和气压制动良好配合使用来满足驾驶员制动需求，不影响踏板感觉，能够保证整车驾驶性；并且在减速制动时将制动能量回收的减速度控制在0.2g以内，能够在保证制动回收的前提下提高系统安全性，一旦电机出现故障，传统气压制动能够迅速补充，从而满足驾驶员制动需求，提高安全性；针对包含一个气压传感器的系统，电机在气压制动的基础上叠加一部分制动力矩，控制容易，同时还能够回收一部分制动能量，而且不需要增加电动阀等其他部件。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的结构示意图。

图2为本发明另一实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的结构示意图。

(附图标记说明)

1、发动机；2、离合器；3、电机；4、变速箱；5、缓速器；6、HCU；

7、缓速器手柄；8、储气筒；9、制动阀；10、第一气压传感器；

11、电动阀；12、制动气室；13、制动踏板；14、第二气压传感器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明一实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的结构示意图。图2为本发明另一实施例提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的结构示意图。

首先，结合图1对本发明的第一实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统进行描述。

如图1所示，本发明的第一实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统包括布置在混合动力牵引车上的发动机1、离合器2、电机3、变速器4、缓速器5、缓速器手柄7、混合动力控制器(HCU)6、储气筒8、制动阀9、第一气压传感器10、第二气压传感器14、电动阀11、制动气室12、制动踏板13等。其中，发动机1通过离合器2与所述电机3连接，电机3与变速器4连接，变速器4与缓速器5串联或并联，缓速器5可为液力缓速器或电涡流缓速器，储气筒8、制动阀9、电动阀11和制动气室12构成气压制动系统，通过与制动阀9连接的制动踏板13控制所述制动阀9的开启和关闭，当制动阀9开启时，储气筒8中的气体流向安装在牵引车的驱动桥上的各个制动气室12，流入制动气室12的气体推动其内的制动蹄片，从而实现制动。所述第一气压传感器10安装在所述制动阀9后方的气压管路(位于制动阀9与电动阀11之间的气压管路)中，所述第二气压传感器14安装在所述电动阀11后方的气压管路中，通过第一气压传感器10能够测量在制动回路中流动的气体压力，从而得出制动扭矩，通过第二气压传感器14测量气体压力，反馈给HCU6，从而可以形成闭环控制。所述制动阀9通过所述电动阀11与六个制动气室12连接，通过控制电动阀11能够控制流向制动气室12的流量和压力，从而控制通向制动蹄片的制动力矩大小。

在本实施例中，HCU作为制动系统的能量分配控制装置，与电机3、缓速器5、缓速器手柄7、第一传感器10、电动阀11和第二传感器14进行通信。具体地，缓速器手柄7例如通过CAN总线将缓速器5的开关信号和档位信号传递给所述HCU6，所述HCU6基于接收的缓速器的开关信号和档位信号计算缓速制动需求扭矩，所述HCU将缓速器开关指令和计算的制动扭矩指令传递给所述缓速器5，控制缓速器的开关和缓速扭矩；所述电机3通过电机控制器(未图示)将电机转速、扭矩和电机故障状态信息例如通过CAN总线传递给所述HCU6，所述HCU6将需求电机扭矩指令通过电机控制器传递给所述电机3，从而控制电机3的状态，包括电机电动还是发电及电机的发电扭矩大小。所述第一气压传感器10将测量的制动气体压力传递给所述HCU6，从而得出需求减速制动扭矩，所述HCU6通过控制所述电动阀11来控制流向制动气室12的气体压力大小，并通过所述第二气压传感器14传递给HCU6的气体压力形成闭环控制，即当流向制动气室12的气体压力不满足要求时，再次调整电动阀11的开度以提供合适的气体压力。

以下，对本实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统进行控制的控制方法进行介绍。

对本实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统进行控制的控制方法包括：根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；根据确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出。

本发明的制动工况根据加速踏板、制动踏板和缓速器手柄的操作状态可分为五种情况：滑行制动、缓速制动、减速制动、第一紧急制动和第二紧急制动。其中，当检测到加速踏板和制动踏板均松开时，且缓速器手柄关闭时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况；当检测到缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况；当检测到缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况；当检测到缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度大于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于第一紧急制动工况；当检测到缓速器手柄开启、加速踏板松开而制动踏板踩下时，判定所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况。在本发明中，预设减速度阈值可根据工程经验来确定，可为0.5g、0.6g、0.7g，优选为0.5g。上述五种制动情况如下表1所示。

表1不同制动情况对应部件工作状态

具体地，当所述混合动力牵引车处于滑行制动时，缓速器5不参与制动，离合器2分离，电动阀11处于关闭状态，只有电机3处于发电状态，HCU6控制电机3的发电扭矩与发动机1的反拖扭矩相当，模拟发动机反拖，这样能够提高发动机寿命，电机3不仅能够发电回收制动能量，而且能够保证整车驾驶性。

当所述混合动力牵引车处于缓速制动工况时，HCU6通过缓速器手柄7发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩，此时电动阀11关闭，不产生气压制动。具体地，当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，电机3不发电，全部的缓速制动需求扭矩由缓速器5实现；当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述的缓速需求扭矩由电机和缓速器共同满足。当HCU6判断缓速制动需求扭矩小于电机3的外特性时，将缓速制动需求扭矩发送给电机3，使得缓速制动需求扭矩全部由电机3来满足，当判断缓速制动需求扭矩大于所述电机3的外特性时，HCU6控制电机3承担为其外特性的缓速制动需求扭矩以及缓速器5承担剩余的缓速制动扭矩，此时电机3的发电扭矩设定为外特性，以满足所承担的缓速制动需求扭矩，HCU6将对应于剩余的缓速制动需求扭矩(即缓速制动需求扭矩减掉电机的发电扭矩所得到的需求扭矩)的剩余需求扭矩信号发送给缓速器5，缓速器5基于接收的剩余需求扭矩信号来输出剩余的缓速制动需求扭矩，以补充不足的缓速制动需求扭矩。

当所述混合动力牵引车处于减速制动工况时，HCU6通过第一气压传感器10计算得出减速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和气压制动系统中的至少一个输出所述减速制动需求扭矩。具体地，如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值，电机3不参与制动，HCU6通过控制电动阀11的开度来控制气压制动力的大小，减速制动需求扭矩全部通过HCU6控制电动阀11由气压制动满足，即气压制动系统输出全部扭矩；如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值，则减速制动需求扭矩由电机3和气压制动共同满足，同时考虑减速制动需求减速度。详细地，当所述混合动力牵引车处于减速制动时，电池SOC小于等于所述第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，HCU6通过第一气压传感器10计算得出减速制动需求扭矩，从而得出减速制动需求减速度，当所述减速制动需求减速度小于等于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机外特性时，电机3发电且发电扭矩用来满足减速制动需求扭矩，当所述减速制动需求减速度小于等于0.2g且减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，电机3发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过HCU6控制电动阀11由气压制动补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机的外特性时，电机3发电且发电扭矩用来满足0.2g的减速制动需求减速度，不足的减速制动需求扭矩通过HCU6控制电动阀11由气压制动补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，电机3发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过HCU6控制电动阀11由气压制动补充。

当所述混合动力牵引车处于第一紧急制动工况时，电机3不参与制动，HCU6通过第一气压传感器10计算得出第一紧急制动需求扭矩，通过控制电动阀11的开度控制气压制动力的大小，第一紧急制动需求扭矩全部由气压制动满足；当所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况时，电机3不参与制动，HCU6通过第一气压传感器10计算得出第二紧急制动需求扭矩，通过控制电动阀11的开度控制气压制动力的大小，计算得出的第二紧急制动需求扭矩由气压制动满足，此外，HCU6通过缓速器手柄7发出的缓速制动需求信号，计算得出缓速制动需求扭矩，将此缓速制动需求扭矩发送给缓速器5，此缓速制动需求扭矩由缓速器满足。

本发明的第二实施例提供了一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，如图2所示，本实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统包括布置在混合动力牵引车上的发动机1、离合器2、电机3、变速器4、缓速器5、缓速器手柄7、混合动力控制器(HCU)6、储气筒8、制动阀9、第一气压传感器10、制动气室12、制动踏板13等。其中，发动机1通过离合器2与所述电机3连接，电机3与变速器4连接，变速器4与缓速器5串联或并联，缓速器5可为液力缓速器或电涡流缓速器，储气筒8、制动阀9和制动气室12依次通过气压管路连接构成气压制动系统，第一气压传感器10安装在所述制动阀9后方的制动气路中，所述制动阀9与六个所述制动气室12连接。本实施例提供的制动系统与前述实施例所提供的制动系统相比，省去了电动阀11和第二气压传感器14。

在本实施例中，HCU作为制动系统的能量分配控制装置，与电机3、缓速器5、缓速器手柄7、第一传感器10进行通信。具体地，缓速器手柄7例如通过CAN总线将缓速器5的开关信号和档位信号传递给所述HCU6，所述HCU6基于接收的缓速器的开关信号和档位信号计算缓速制动需求扭矩，所述HCU将缓速器开关指令和计算的制动扭矩指令传递给所述缓速器5，控制缓速器的开关和缓速扭矩；所述电机3通过电机控制器(未图示)将电机转速、扭矩和电机故障状态信息例如通过CAN总线传递给所述HCU6，所述HCU6将需求电机扭矩指令通过电机控制器传递给所述电机3，从而控制电机3的状态，包括电机电动还是发电及电机的发电扭矩大小。所述第一气压传感器10将测量的制动气体压力传递给所述HCU6，从而得出需求减速制动扭矩，通过所述制动踏板13控制所述制动阀9的开启和关闭，所述储气筒8通过所述制动阀9的开启将制动气体通向所述制动气室12，所述制动气室12的气体推动制动蹄片从而进行制动。

以下，对本实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统进行控制的控制方法进行介绍。

对本实施例的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统进行控制的控制方法包括：根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；根据确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出。

本发明的制动工况根据加速踏板、制动踏板和缓速器手柄的操作状态可分为五种情况：滑行制动、缓速制动、减速制动、第一紧急制动和第二紧急制动。其中，当检测到加速踏板和制动踏板均松开时，且缓速器手柄关闭时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况；当检测到缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况；当检测到缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况；当检测到缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度大于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于第一紧急制动工况；当检测到缓速器手柄开启、加速踏板松开而制动踏板踩下时，判定所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况。在本发明中，预设减速度阈值可根据工程经验来确定，可为0.5g、0.6g、0.7g，优选为0.5g。上述五种制动情况可如表2所示。

表2不同制动情况对应部件工作状态

在本实施例中，滑行制动、缓速制动、第一紧急制动和第二紧急制动的控制与前述实施例的控制方法相同，不同之处在于减速制动的控制，具体如下所述。

当所述混合动力牵引车处于滑行制动时，缓速器5不参与制动，离合器2分离，电动阀11处于关闭状态，只有电机3处于发电状态，HCU6控制电机3的发电扭矩与发动机1的反拖扭矩相当，模拟发动机反拖，这样能够提高发动机寿命，电机3不仅能够发电回收制动能量，而且能够保证整车驾驶性。

当所述混合动力牵引车处于缓速制动工况时，HCU6通过缓速器手柄7发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩，此时电动阀11关闭，不产生气压制动。具体地，当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，电机3不发电，全部的缓速制动需求扭矩由缓速器5实现；当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述的缓速需求扭矩由电机和缓速器共同满足。当HCU6判断缓速制动需求扭矩小于电机3的外特性时，将缓速制动需求扭矩发送给电机3，使得缓速制动需求扭矩全部由电机3来满足，当判断缓速制动需求扭矩大于所述电机3的外特性时，HCU6控制电机3承担为其外特性的缓速制动需求扭矩以及缓速器5承担剩余的缓速制动扭矩，此时电机3的发电扭矩设定为外特性，以满足所承担的缓速制动需求扭矩，HCU6将对应于剩余的缓速制动需求扭矩(即缓速制动需求扭矩减掉电机的发电扭矩所得到的需求扭矩)的剩余需求扭矩信号发送给缓速器5，缓速器5基于接收的剩余需求扭矩信号来输出剩余的缓速制动需求扭矩，以补充不足的缓速制动需求扭矩。

当所述混合动力牵引车处于减速制动时，HCU6通过第一气压传感器10计算得出减速制动需求扭矩，此减速制动需求扭矩全部由气压制动满足，此外再根据电池SOC和车速信息来控制电机发电，在上述气压制动的基础上额外叠加一部分制动力矩。具体地，如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值时，所述减速制动需求扭矩全部由气压制动满足，电机3不发电；如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述减速制动需求扭矩全部由气压制动满足，同时控制电机3发电，在上述气压制动的基础上叠加一部分制动力，从而产生电机制动减速度，电机制动产生的制动减速度与气压制动产生的制动减速度成线性比例关系，具体的比例关系可根据实际情况来确定，但电机叠加的制动减速度最大不超过0.1g，这样可根据电机的制动减速度与气压制动的制动减速度之间的关系，能够确定电机3所叠加的制动力。由于在气压制动的基础上叠加一部分电机制动力矩，使得控制容易，同时还能够回收一部分制动能量，以便于在下次驱动时使用，能够节油，而且不需要增加像前述实施例的电动阀等其他部件。

当所述混合动力牵引车处于第一紧急制动工况时，电机3不参与制动，HCU6通过第一气压传感器10计算得出第一紧急制动需求扭矩，通过控制电动阀11的开度控制气压制动力的大小，第一紧急制动需求扭矩全部由气压制动满足；当所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况时，电机3不参与制动，HCU6通过第一气压传感器10计算得出第二紧急制动需求扭矩，通过控制电动阀11的开度控制气压制动力的大小，计算得出的第二紧急制动需求扭矩由气压制动满足，此外，HCU6通过缓速器手柄7发出的缓速制动需求信号，计算得出缓速制动需求扭矩，将此缓速制动需求扭矩发送给缓速器5，此缓速制动需求扭矩由缓速器满足。

在本发明中，提供的带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的各部件以及各部件的连接可为现有技术中通用的部件和通用连接方式，本发明对此不作出特别限制。

在本发明中，第一SOC阈值根据温度标定而来，当温度为常温时(10-30℃)，此值定为90％，当温度低于10℃或者高于30℃时，此值逐渐降低，但最低不低于80％；第二SOC阈值根据温度标定而来，当温度为常温时(10-30℃)，此值定为95％，当温度低于10℃或者高于30℃时，此值逐渐降低，但最低不低于85％，所述车速阈值为10km/h。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的控制方法，其特征在于，用于控制带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，所述带有缓速器的混合动力牵引车制动系统包括布置在混合动力牵引车上的发动机、离合器、电机、变速器、缓速器、缓速器手柄、混合动力控制器、储气筒、制动阀、第一气压传感器、第二气压传感器、电动阀、制动气室、制动踏板，其中，所述发动机通过所述离合器与所述电机连接，所述电机与所述变速器连接，所述变速器与所述缓速器串联，所述制动踏板与所述制动阀连接，所述储气筒、所述制动阀、所述电动阀和所述制动气室依次通过气压管路连接，以构成气压制动系统，所述第一气压传感器安装在所述制动阀后方的气压管路中，所述第二气压传感器安装在所述电动阀后方的气压管路中，所述混合动力控制器与所述电机、所述缓速器、所述缓速器手柄、所述第一气压传感器、所述电动阀和所述第二气压传感器通信连接，

所述控制方法包括：

根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；

根据所确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出；

其中，当检测到所述缓速器手柄关闭且加速踏板和制动踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况，所述混合动力控制器控制所述电机的发电扭矩与所述发动机的反拖扭矩相当，以模拟发动机反拖；

当检测到所述缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩；

当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和气压制动系统中的至少一个输出所述减速制动需求扭矩；

当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度大于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于地第一紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第一紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度来控制气压制动力的大小，使得所述第一紧急制动需求扭矩全部由气压制动满足；

当检测到所述缓速器手柄开启、加速踏板松开而制动踏板踩下时，判定所述混合动力牵引车处于第二紧急制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力计算得出第二紧急制动需求扭矩，通过控制所述电动阀的开度控制气压制动力的大小，计算得出的第二紧急制动需求扭矩由气压制动满足，并且，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发送的缓速制动需求信号计算得出缓速制动需求扭矩，并将该缓速制动需求扭矩发送给所述缓速器，所述缓速制动需求扭矩全部由所述缓速器满足。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩具体包括：

当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，所述电机不发电，全部的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足；

当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述缓速制动需求扭矩由电机和缓速器共同满足，其中，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩小于所述电机的外特性时，使得所述缓速制动需求扭矩全部由所述电机满足，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩大于所述电机的外特性时，使得所述电机承担等于其外特性的缓速制动需求扭矩，剩余的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和气压制动系统中的至少一个输出所述减速制动需求扭矩具体包括：

如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值，所述电机不参与制动，所述混合动力控制器通过控制所述电动阀的开度来控制气压制动力的大小，所述减速制动需求扭矩全部通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统满足；

如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值，则所述减速制动需求扭矩由电机和气压制动系统共同满足，其中，当根据所述减速制动需求扭矩得到的减速制动需求减速度小于等于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩用来满足所述减速制动需求扭矩，当所述减速制动需求减速度小于等于0.2g且所述减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制电动阀由气压制动系统补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且减速制动需求扭矩小于等于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩用来满足0.2g的减速制动需求减速度，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统补充，当所述减速制动需求减速度大于0.2g且所述减速制动需求扭矩大于电机的外特性时，所述电机发电且发电扭矩为电机的外特性，不足的减速制动需求扭矩通过所述混合动力控制器控制所述电动阀由气压制动系统补充。

4.一种带有缓速器的混合动力牵引车制动系统的控制方法，其特征在于，用于控制带有缓速器的混合动力牵引车制动系统，所述带有缓速器的混合动力牵引车制动系统包括布置在混合动力牵引车上的发动机、离合器、电机、变速器、缓速器、缓速器手柄、混合动力控制器、储气筒、制动阀、第一气压传感器、制动踏板和制动气室，所述电机与所述变速器连接，所述变速器与所述缓速器串联，所述制动踏板与所述制动阀连接，所述储气筒、所述制动阀和所述制动气室依次通过气压管路连接，以构成气压制动系统，所述第一气压传感器安装在所述制动阀后方的气压管路中，所述混合动力控制器与所述电机、所述缓速器、所述缓速器手柄、所述第一气压传感器通信连接，

所述控制方法包括：

根据检测的加速踏板信号、制动踏板信号和缓速器手柄信号来判定所述混合动力牵引车所处的制动工况；

根据所确定的制动工况，混合动力控制器控制所述缓速器、所述电机和所述气压制动系统的扭矩输出；

其中，当检测到所述缓速器手柄关闭且加速踏板和制动踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于滑行制动工况，所述混合动力控制器控制所述电机的发电扭矩与所述发动机的反拖扭矩相当，以模拟发动机反拖；

当检测到所述缓速器手柄开启而制动踏板和加速踏板均松开时，判定所述混合动力牵引车处于缓速制动工况，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩；

当检测到所述缓速器手柄关闭、加速踏板松开而制动踏板踩下且制动减速度小于等于预设减速度阈值时，判定所述混合动力牵引车处于减速制动工况，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并使得所述减速制动需求扭矩全部由所述气压制动系统满足，并且，所述混合动力控制器根据电池SOC和车速信息来选择性控制所述电机发电，以在气压制动的基础上叠加一部分制动力矩。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述混合动力控制器根据所述缓速器手柄发出的缓速器开关和档位信号，计算得出缓速制动需求扭矩，并根据电池SOC和车速信息来选择电机和缓速器中的至少一个输出所述缓速制动需求扭矩具体包括：

当电池SOC大于第一SOC阈值或者车速低于一定阈值时，所述电机不发电，全部的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足；

当电池SOC小于等于第一SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述缓速制动需求扭矩由电机和缓速器共同满足，其中，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩小于所述电机的外特性时，使得所述缓速制动需求扭矩全部由所述电机满足，当所述混合动力控制器判断所述缓速制动需求扭矩大于所述电机的外特性时，使得所述电机承担等于其外特性的缓速制动需求扭矩，剩余的缓速制动需求扭矩由所述缓速器满足。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述混合动力控制器根据所述第一气压传感器测量的气体压力来计算得出减速制动需求扭矩，并使得所述减速制动需求扭矩全部由所述气压制动系统满足，并且，所述混合动力控制器根据电池SOC和车速信息来选择性控制所述电机发电，以在气压制动的基础上叠加一部分制动力矩具体包括：

如果电池SOC大于第二SOC阈值或者车速低于一定车速阈值时，所述混合动力控制器通过控制电动阀的开度控制气压制动力的大小，使得所述减速制动需求扭矩全部由气压制动系统满足；

如果电池SOC小于等于第二SOC阈值且车速高于一定车速阈值时，所述混合动力控制器控制所述减速制动需求扭矩全部由气压制动系统满足，同时控制电机发电叠加一部分制动力矩。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电机产生的制动减速度与所述气压制动系统产生的制动减速度成线性比例关系，且所述电机叠加的制动减速度不超过0.1g。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预设减速度阈值为0.5g，所述车速阈值为10km/h，所述第一SOC阈值和所述第二SOC阈值根据温度确定，在温度为10-30℃时，所述第一SOC阈值为90%，所述第二SOC阈值为95%。